液晶表示装置
【課題】
液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む液晶表示装置を提供する。
【解決手段】
液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、第２電極は液晶層の第２領域を切り換える。第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含む。
液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む液晶表示装置を提供する。
【解決手段】
液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、第２電極は液晶層の第２領域を切り換える。第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、特に垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｅｄ， ＶＡ）式液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、最も普及した映像表示装置である。一般的に、液晶表示装置は２枚のガラスパネルを有し、その上にそれぞれ画素電極と共通電極とを有し、その間に液晶層が挟まれている。簡単に言えば、液晶ディスプレイが画面を生成する原理は、電圧を画素電極および共通電極に供給し、液晶層中の電場を生成することにより、液晶分子の軸方向を決定し、入射光の偏光方向を調整するものである。
【０００３】
各種液晶表示装置において、垂直配向式液晶表示装置は、電場がないときに、その液晶分子の長軸はガラスパネルに垂直である。垂直配向式液晶表示装置は、高コントラスト、広視野角などの長所を有する。
【０００４】
垂直配向式液晶表示装置の切り換え時間は、材料および液晶ユニットの配置によって決まる。また、いわゆる逆流効果（ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｗ ｅｆｆｅｃｔ）または背流効果（ｂａｃｋｆｌｏｗ ｅｆｆｅｃｔ）による制限も受ける。こうした現象は、垂直配向式液晶ユニットに供給する電圧が高すぎるときに発生し、逆に切り換え時間が長くなる。前記現象については、以下の文献を参照することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｄｅ Ｇｅｎｎｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｔ， Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ２ｎｄ Ｅｄ， Ｏｘｆｏｒｄ； Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ Ｐｒｅｓｓ， （１９９５）；
【非特許文献２】Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋａｒ Ｓ．， Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， ２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， （１９９２）；
【非特許文献３】Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌ， Ｄｅｓｓａｕｄ， Ｈｅｃｔｏｒ， Ｈｕｇｈｅｓ， Ｂｏｅｒ， ＩＤＲＣ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ， １０−３， １２７−１３０ （２００６）；
【非特許文献４】Ｄｅｓｓａｕｄ， Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌ， Ｈｅｃｔｏｒ， Ｈｕｇｈｅｓ， Ｂｏｅｒ， ＩＤＷ’０６ Ｄｉｇｅｓｔ， ＬＣＴ７−２， ６５１−６５４ （２００６）；
【非特許文献５】Ｓａｎｇ Ｓｏｏ Ｋｉｍ， Ｂｒｉａｎ Ｈ． Ｂｅｒｋｅｌｅｙ， Ｋｙｅｏｎｇ−Ｈｙｅｏｎ Ｋｉｍ， ａｎｄ Ｊａｎｇ Ｋｕｎ Ｓｏｎｇ， Ｊ． Ｓｏｃ． Ｉｎｆ． Ｄｉｓｐｌａｙ １２， ３５３ （２００４）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記文献から分かるように、「ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）」の数を増加することによって、液晶の切り換えをさらに均一にすることができる。しかし、こうした公知の方法は、液晶ディスプレイの開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）を減少することがよくあり、特に電極の形状によっては、ある領域の液晶が永久に切り換えられず、開口率が低下する。画素寸法が小さくなるほど、この問題はより顕著になる。
【０００７】
そのため、開口率を下げずに、均一な液晶切り換え性能を有する液晶表示装置が必要とされる。さらに、液晶表示装置の他の特性に影響を及ぼさずに、背流効果を除去可能な液晶表示装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術の欠点に鑑み、本発明では、液晶を迅速に切り換える液晶表示装置を提供する。本発明は、さらに背流効果を除去する液晶表示装置を提供する。本発明ではまた、開口率を減少する必要なく、液晶を迅速に切り換える液晶表示装置を提供する。
【０００９】
１つの実施例において、液晶表示装置は、液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む。液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、かつ少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有する。第２電極は、液晶層の第２領域を切り換える。第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含む。
【００１０】
もう１つの実施例において、液晶表示装置は、液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む。液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、第２電極は液晶層の第２領域を切り換える。第１電極および第２電極は同一平面に位置し、第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含む。
【００１１】
さらにもう１つの実施例において、液晶表示装置は、液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む。液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、第２電極は液晶層の第２領域を切り換える。第１電極および第２電極は、それぞれ異なるタイミングで駆動し、第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含む。
【００１２】
他の実施例において、液晶表示装置は、液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む。液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、例えば、第１電極の形状は方形とすることができる。第２電極は液晶層の第２領域を切り換える。第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含み、この部分の領域は、少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有する。
【００１３】
以下の好ましい実施例の説明と図面の説明とを合わせ、本発明の目的、実施例、特徴および長所をさらに明確なものにする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例における電子装置のブロック図である。
【図２ａ】本発明の実施例における液晶画素ユニットの断面図である。
【図２ｂ】本発明の実施例における液晶画素ユニット素子の断面図である。
【図３ａ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図３ｂ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図３ｃ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図３ｄ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図３ｅ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図４ａ】それぞれ本発明の１つの実施例における液晶層、第１電極、および第２電極である。
【図４ｂ】それぞれ本発明のもう１つの実施例における液晶層、第１電極、および第２電極である。
【図４ｃ】本発明の実施例における同一平面の第１電極および第２電極である。
【図４ｄ】図４ｃの実施例における液晶画素ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、特に垂直配向式（ＶＡ）液晶表示装置に応用することができ、以下の図面と合わせて説明する。但し、当業者は、本発明は他の方式でも実施可能であり、以下の実施例に限らないことを理解することができる。
【００１６】
図１は、本発明の１つの実施例における液晶表示装置１０を有する電子装置１である。電子装置１は電源供給部２０を有し、液晶表示装置１０と接続し、電源を液晶表示装置１０に供給する。この実施例において、液晶表示装置１０はカラーまたはモノクロの映像ディスプレイであり、電子装置１の中に統合されている。当業者は、電子装置１が、例えば携帯電話端末、デジタルカメラ、携帯情報端末、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、全地球測位システム、車載ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレームまたはポータブルＤＶＤプレーヤーなどを含むことができるが、それに限らないことを理解する。
【００１７】
図２ａは、本発明の実施例に基づき示す液晶表示装置１０の断面であり、液晶表示装置１０は、液晶（ＬＣ）層１００と、共通電極１０２と、電極セット１０４とを含む。液晶表示装置１０は、多数の画素ユニット（ｐｉｘｅｌ ｃｅｌｌ）を含むことができるが、図２ａはそのうちの１つの画素ユニットを示して本発明を説明しただけである。この例において、１個のサブピクセルに対応する画素ユニットの寸法は、４０μｍ×４０μｍで、かつ厚さは４．１５μｍである。注意すべきことは、他の実施例において、画素ユニットの寸法は、２０μｍ×２０μｍ、３０μｍ×３０μｍ、または３９．５μｍ×３９．５μｍとすることもでき、厚さは４．１５μｍを超えることもできることである。図に示すとおり、液晶層１００は、共通電極１０２と画素電極セット１０４との間にあり、かつその中の液晶分子は垂直配向である（図２ａには未表示）。電極セット１０４は、薄膜トランジスタ（図には未表示）側にあり、液晶層１００を切り換えるために用いられる。注意すべきことは、図２ｂに示すとおり、液晶表示装置１０は、例えば基板１３０、フィルター１４０、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１５０などの他の素子を含むこともできることである。
【００１８】
共通電極１０２、液晶層１００および画素電極セット１０４は、薄膜トランジスタ（図には未表示）をオフにした後に電圧を蓄積するコンデンサを形成する。画素電極セット１０４は、データ電圧を受け、共通電極と電場を形成することによって、液晶層１００の中の液晶分子を再配列する。共通電極１０２は、従来の共通電極とすることができ、その材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯとすることができる。画素電極セット１０４は、構造上、従来の画素電極と異なるが、材料は従来の画素電極と同様に、ＩＴＯまたはＩＺＯを採用する。図２ａに示すとおり、電極セット１０４は、第１電極１０４ａと、第２電極１０４ｂと、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂの中の誘電層１０４ｃ（その材料は、ＳｉＯｘまたはＳｉＮとすることができ、その厚さは約０．１μｍまたは０．２５μｍとすることができる）とを含む。当業者は、２個以上の電極と電極の誘電層を仕切るためのさらに多くの層を有することも、本発明で網羅する範囲内にあることを理解することができる。
【００１９】
第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、それぞれ独立して駆動する。こうした設置によって、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、それぞれ異なる電圧で駆動するか、またはそれぞれ異なるタイミングで駆動し（例えば、異なる時間にオンにする）、必要な液晶の切り換えを達成することができる。１つの実施例において、まず第１電極１０４ａに対し５Ｖの電圧を供給し、５ｍｓ後に第２電極１０４ｂに対し６Ｖの電圧を供給する。もう１つの実施例において、まず第１電極１０４ａに対し４Ｖの電圧を供給し、５ｍｓ後に第２電極１０４ｂに対し６Ｖの電圧を供給する。または、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂに対し、いずれも５Ｖの電圧を供給するが、第１電極１０４ａは第２電極よりも５ｍｓ早く先に駆動する。また、薄膜トランジスタと蓄積コンデンサを利用して、それぞれ第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂを駆動する方法も、本発明で網羅する範囲内にある。
【００２０】
従来の画素電極の設計（例えば、１個の方形電極を使用して液晶層のすべての領域を網羅する）に比べ、第１電極１０４ａは、後続の図３ａ〜３ｄに示すように、特別な形状を有して液晶層１００を切り換えることができる。１つの実施例において、第１電極１０４ａは、液晶層１００の領域全体を切り換えるのではなく、周縁構造（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有し、漏れ電場を生成して液晶層の第１領域１００ａを切り換える。液晶層の切り換え領域１００ａは、第１電極１０４ａの寸法および形状と関係する。例えば、第１電極１０４ａの寸法が比較的小さい場合、小さい範囲の領域１００ａの中でしか液晶層１００の液晶分子を切り換えることができず、後続の図４ａ〜４ｂに示すように、液晶分子の切り換えられる領域１００ａの形状も、第１電極の形状１０４ａに多少類似する。
【００２１】
第１電極１０４ａの形状については、本発明ではいかなる特定の形状にも制限しないが、第１電極１０４ａは少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を含むことができる。これによって、平行でない周縁を有し、多重で多様なドメイン切り換え効果（ｄｏｍａｉｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を生成する。例えば、図３ａに示すとおり、第１電極１０４ａの形状を星状とし、８個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有する。また、１つの実施例において、第１電極１０４ａを図２ａに示す液晶表示装置１０に統合する場合、第１電極１０４ａは３５μｍ×３５μｍの方形で描かれた範囲の中に設けることができ、第２電極１０４ｂの寸法も、ちょうど３５μｍ×３５μｍである。
【００２２】
星状以外に、第１電極１０４ａの形状は、さらに十字形（図３ｂ参照）、格子形（図３ｃ参照）、螺旋形（図３ｄ参照）などとすることができる。また、液晶の切り換えの均一性を維持するため、第１電極１０４ａの形状は、図３ａ〜３ｃに示すように、対称とすることができる。図３ｅに示すもう１つの実施例において、液晶層の領域全体に対し、第１電極１０４ａは、小さな方形のみとすることができる。
【００２３】
当業者は、前記第１電極１０４ａの設置の長所の１つであるが唯一のものではない長所は、背流効果を減少し、液晶の切り換え速度を向上させることであることを理解することができる。背流効果を有効に減少するため、第１電極１０４ａ周縁の数を増加することができる。但し、同時に、画素ユニットの開口率を保つため、図２ａに示すように、電極セット１０４の第２電極１０４ｂで液晶層１００の第２領域１００ｂを切り換える。注意すべきことは、第２領域１００ｂは必ずしも第１領域１００ａと重なり合う必要はなく、第２領域１００ｂが液晶層１００の中の第１領域１００ａ以外の一部の領域を含めば、第１電極１０４ａの影響を受けない液晶分子が、第２電極１０４ｂによって生成される電場によって導かれることである。図４ａおよび図４ｂは、さらに第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂの例を提供する。さらに注意すべきことは、第１領域１００ａおよび第２領域１００ｂの「境界」は、液晶層１００の所定のタイミングで、予め設けた透過率に基づき決定することができることである。この所定のタイミングは、例えば電圧を第１電極１０４ａに供給した、または電圧を第２電極１０４ｂに供給した２０ｍｓ後、または１００ｍｓ後とすることができる。そのため、第１電極 １０４ａと第２電極１０４ｂとを組み合わせて設けることによって、単に第１電極１０４ａのみを採用した場合に比べ、さらに高い開口率を得ることができる。
【００２４】
第１電極１０４ａに比べ、第２電極１０４ｂの形状の前記背流効果に対する関係は比較的顕著でない。図４ａは、それぞれ液晶層１００、第１電極１０４ａ、および第２電極１０４ｂの上面図である。第１電極１０４ａの形状が星状である場合（図３ａ参照）、第２電極１０４ｂの形状は従来の画素電極に類似することができ、すなわち方形かつ平面の電極である。垂直から見ると、第２電極１０４ｂおよび第１電極１０４ａは重なり合う部分を有するが、第２電極１０４ｂ自体が、実質的に液晶層１００の全領域を覆い、高開口率を確保する。また、第２電極１０４ｂを図２ａの液晶表示装置１０の中に統合する場合、第２電極１０４ｂは３５μｍ×３５μｍの方形電極として実施することができる。そのため、図４ａに示すとおり、第２領域１００ｂは、液晶層１００の中の第１領域１００ａ以外の少なくとも一部の領域を含む。また、第２領域１００ｂの中に含まれるこの一部の領域は、少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有する。
【００２５】
もう１つの実施例において、図４ｂに示すとおり、第２電極１０４ｂ自体は画素ユニットの中の液晶層１００の全領域を覆わず、かつ第２電極１０４ｂには第１電極１０４ａと重なり合った部分がない。逆に、第２電極１０４ｂは、第１電極１０４ａの形状に対応した開口部を有すると同時に、高開口率を保つため、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂが一緒に実質的に液晶層１００の全領域を覆う。また、図４ｂに示すとおり、第２領域１００ｂは液晶層１００の中の第１領域１００ａ以外の一部の領域を含む。また、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂを一緒に図２ａに示す液晶表示装置１０に統合する場合、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂをいずれも３５μｍ×３５μｍの方形で描かれた範囲の中に設ける。
【００２６】
図２ａに示すように、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂの中は、例えばＳｉＯｘまたはＳｉＮ層などの誘電層１０４ｃで仕切られる。第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂに同じ電圧が供給された場合、こうした設置の下での第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、共通電極１０２に対応して異なる静電容量を生成し、異なる液晶の切り換え効果を提供する。
【００２７】
第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、リソグラフィーおよびウェットエッチングによってパターン化することができ、かつ透過電極（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）または透明電極に限らない。図２ａにおいて、第１電極１０４ａを第２電極１０４ｂの上に設けるが、図２ｂの実施例において、第１電極１０４ａが生成した電場を第２電極１０４ｂが遮蔽しない限り、第１電極１０４ａを第２電極１０４ｂの下に設けることもできる（すなわち、第１電極が薄膜トランジスタに近くなる）。
【００２８】
図４ｃに示した電極セット１０４の他の実施例において、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、図４ｂにおける第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂと同じとすることができるが、違いは、この実施例における第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、図４ｄに示すとおり、同一平面上にあることであり、第２電極１０４ｂは、第１電極１０４ａの形状に対応した開口部を有することである。そのため、図４ｃにおける第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、半導体製造工程において、同じ工程で完成することができる。それぞれ独立して第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂを駆動することによって、同一平面上の第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂにおいて、従来の１個の画素電極と異なる液晶の切り換え効果を生成することができると同時に、高開口率を保つことができる。
【００２９】
以上に記載した内容は、本発明の好ましい実施例でしかなく、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明で開示した主旨を逸脱せずに完成した同等の変更または修正は、いずれも下記の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 電子装置
１０ 液晶表示装置
２０ 電源供給部
１００ 液晶層
１００ａ 第１領域
１００ｂ 第２領域
１０２ 共通電極
１０４ 電極セット
１０４ａ 第１電極
１０４ｂ 第２電極
１０４ｃ 誘電層
１３０ 基板
１４０ フィルター
１５０ 薄膜トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、特に垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｅｄ， ＶＡ）式液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、最も普及した映像表示装置である。一般的に、液晶表示装置は２枚のガラスパネルを有し、その上にそれぞれ画素電極と共通電極とを有し、その間に液晶層が挟まれている。簡単に言えば、液晶ディスプレイが画面を生成する原理は、電圧を画素電極および共通電極に供給し、液晶層中の電場を生成することにより、液晶分子の軸方向を決定し、入射光の偏光方向を調整するものである。
【０００３】
各種液晶表示装置において、垂直配向式液晶表示装置は、電場がないときに、その液晶分子の長軸はガラスパネルに垂直である。垂直配向式液晶表示装置は、高コントラスト、広視野角などの長所を有する。
【０００４】
垂直配向式液晶表示装置の切り換え時間は、材料および液晶ユニットの配置によって決まる。また、いわゆる逆流効果（ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｗ ｅｆｆｅｃｔ）または背流効果（ｂａｃｋｆｌｏｗ ｅｆｆｅｃｔ）による制限も受ける。こうした現象は、垂直配向式液晶ユニットに供給する電圧が高すぎるときに発生し、逆に切り換え時間が長くなる。前記現象については、以下の文献を参照することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｄｅ Ｇｅｎｎｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｔ， Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ２ｎｄ Ｅｄ， Ｏｘｆｏｒｄ； Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ Ｐｒｅｓｓ， （１９９５）；
【非特許文献２】Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋａｒ Ｓ．， Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， ２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， （１９９２）；
【非特許文献３】Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌ， Ｄｅｓｓａｕｄ， Ｈｅｃｔｏｒ， Ｈｕｇｈｅｓ， Ｂｏｅｒ， ＩＤＲＣ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ， １０−３， １２７−１３０ （２００６）；
【非特許文献４】Ｄｅｓｓａｕｄ， Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌ， Ｈｅｃｔｏｒ， Ｈｕｇｈｅｓ， Ｂｏｅｒ， ＩＤＷ’０６ Ｄｉｇｅｓｔ， ＬＣＴ７−２， ６５１−６５４ （２００６）；
【非特許文献５】Ｓａｎｇ Ｓｏｏ Ｋｉｍ， Ｂｒｉａｎ Ｈ． Ｂｅｒｋｅｌｅｙ， Ｋｙｅｏｎｇ−Ｈｙｅｏｎ Ｋｉｍ， ａｎｄ Ｊａｎｇ Ｋｕｎ Ｓｏｎｇ， Ｊ． Ｓｏｃ． Ｉｎｆ． Ｄｉｓｐｌａｙ １２， ３５３ （２００４）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記文献から分かるように、「ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）」の数を増加することによって、液晶の切り換えをさらに均一にすることができる。しかし、こうした公知の方法は、液晶ディスプレイの開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）を減少することがよくあり、特に電極の形状によっては、ある領域の液晶が永久に切り換えられず、開口率が低下する。画素寸法が小さくなるほど、この問題はより顕著になる。
【０００７】
そのため、開口率を下げずに、均一な液晶切り換え性能を有する液晶表示装置が必要とされる。さらに、液晶表示装置の他の特性に影響を及ぼさずに、背流効果を除去可能な液晶表示装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術の欠点に鑑み、本発明では、液晶を迅速に切り換える液晶表示装置を提供する。本発明は、さらに背流効果を除去する液晶表示装置を提供する。本発明ではまた、開口率を減少する必要なく、液晶を迅速に切り換える液晶表示装置を提供する。
【０００９】
１つの実施例において、液晶表示装置は、液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む。液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、かつ少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有する。第２電極は、液晶層の第２領域を切り換える。第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含む。
【００１０】
もう１つの実施例において、液晶表示装置は、液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む。液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、第２電極は液晶層の第２領域を切り換える。第１電極および第２電極は同一平面に位置し、第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含む。
【００１１】
さらにもう１つの実施例において、液晶表示装置は、液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む。液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、第２電極は液晶層の第２領域を切り換える。第１電極および第２電極は、それぞれ異なるタイミングで駆動し、第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含む。
【００１２】
他の実施例において、液晶表示装置は、液晶層と、共通電極と、電極セットとを含む。液晶層は、共通電極と電極セットとの間にあり、電極セットは液晶層を切り換えるために用いられる。電極セットは、第１電極と、第２電極とを含む。第１電極は液晶層の第１領域を切り換え、例えば、第１電極の形状は方形とすることができる。第２電極は液晶層の第２領域を切り換える。第２領域は、少なくとも第１領域以外の一部の領域を含み、この部分の領域は、少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有する。
【００１３】
以下の好ましい実施例の説明と図面の説明とを合わせ、本発明の目的、実施例、特徴および長所をさらに明確なものにする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例における電子装置のブロック図である。
【図２ａ】本発明の実施例における液晶画素ユニットの断面図である。
【図２ｂ】本発明の実施例における液晶画素ユニット素子の断面図である。
【図３ａ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図３ｂ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図３ｃ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図３ｄ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図３ｅ】本発明の実施例における電極セット中の第１電極である。
【図４ａ】それぞれ本発明の１つの実施例における液晶層、第１電極、および第２電極である。
【図４ｂ】それぞれ本発明のもう１つの実施例における液晶層、第１電極、および第２電極である。
【図４ｃ】本発明の実施例における同一平面の第１電極および第２電極である。
【図４ｄ】図４ｃの実施例における液晶画素ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、特に垂直配向式（ＶＡ）液晶表示装置に応用することができ、以下の図面と合わせて説明する。但し、当業者は、本発明は他の方式でも実施可能であり、以下の実施例に限らないことを理解することができる。
【００１６】
図１は、本発明の１つの実施例における液晶表示装置１０を有する電子装置１である。電子装置１は電源供給部２０を有し、液晶表示装置１０と接続し、電源を液晶表示装置１０に供給する。この実施例において、液晶表示装置１０はカラーまたはモノクロの映像ディスプレイであり、電子装置１の中に統合されている。当業者は、電子装置１が、例えば携帯電話端末、デジタルカメラ、携帯情報端末、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、全地球測位システム、車載ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレームまたはポータブルＤＶＤプレーヤーなどを含むことができるが、それに限らないことを理解する。
【００１７】
図２ａは、本発明の実施例に基づき示す液晶表示装置１０の断面であり、液晶表示装置１０は、液晶（ＬＣ）層１００と、共通電極１０２と、電極セット１０４とを含む。液晶表示装置１０は、多数の画素ユニット（ｐｉｘｅｌ ｃｅｌｌ）を含むことができるが、図２ａはそのうちの１つの画素ユニットを示して本発明を説明しただけである。この例において、１個のサブピクセルに対応する画素ユニットの寸法は、４０μｍ×４０μｍで、かつ厚さは４．１５μｍである。注意すべきことは、他の実施例において、画素ユニットの寸法は、２０μｍ×２０μｍ、３０μｍ×３０μｍ、または３９．５μｍ×３９．５μｍとすることもでき、厚さは４．１５μｍを超えることもできることである。図に示すとおり、液晶層１００は、共通電極１０２と画素電極セット１０４との間にあり、かつその中の液晶分子は垂直配向である（図２ａには未表示）。電極セット１０４は、薄膜トランジスタ（図には未表示）側にあり、液晶層１００を切り換えるために用いられる。注意すべきことは、図２ｂに示すとおり、液晶表示装置１０は、例えば基板１３０、フィルター１４０、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１５０などの他の素子を含むこともできることである。
【００１８】
共通電極１０２、液晶層１００および画素電極セット１０４は、薄膜トランジスタ（図には未表示）をオフにした後に電圧を蓄積するコンデンサを形成する。画素電極セット１０４は、データ電圧を受け、共通電極と電場を形成することによって、液晶層１００の中の液晶分子を再配列する。共通電極１０２は、従来の共通電極とすることができ、その材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯとすることができる。画素電極セット１０４は、構造上、従来の画素電極と異なるが、材料は従来の画素電極と同様に、ＩＴＯまたはＩＺＯを採用する。図２ａに示すとおり、電極セット１０４は、第１電極１０４ａと、第２電極１０４ｂと、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂの中の誘電層１０４ｃ（その材料は、ＳｉＯｘまたはＳｉＮとすることができ、その厚さは約０．１μｍまたは０．２５μｍとすることができる）とを含む。当業者は、２個以上の電極と電極の誘電層を仕切るためのさらに多くの層を有することも、本発明で網羅する範囲内にあることを理解することができる。
【００１９】
第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、それぞれ独立して駆動する。こうした設置によって、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、それぞれ異なる電圧で駆動するか、またはそれぞれ異なるタイミングで駆動し（例えば、異なる時間にオンにする）、必要な液晶の切り換えを達成することができる。１つの実施例において、まず第１電極１０４ａに対し５Ｖの電圧を供給し、５ｍｓ後に第２電極１０４ｂに対し６Ｖの電圧を供給する。もう１つの実施例において、まず第１電極１０４ａに対し４Ｖの電圧を供給し、５ｍｓ後に第２電極１０４ｂに対し６Ｖの電圧を供給する。または、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂに対し、いずれも５Ｖの電圧を供給するが、第１電極１０４ａは第２電極よりも５ｍｓ早く先に駆動する。また、薄膜トランジスタと蓄積コンデンサを利用して、それぞれ第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂを駆動する方法も、本発明で網羅する範囲内にある。
【００２０】
従来の画素電極の設計（例えば、１個の方形電極を使用して液晶層のすべての領域を網羅する）に比べ、第１電極１０４ａは、後続の図３ａ〜３ｄに示すように、特別な形状を有して液晶層１００を切り換えることができる。１つの実施例において、第１電極１０４ａは、液晶層１００の領域全体を切り換えるのではなく、周縁構造（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有し、漏れ電場を生成して液晶層の第１領域１００ａを切り換える。液晶層の切り換え領域１００ａは、第１電極１０４ａの寸法および形状と関係する。例えば、第１電極１０４ａの寸法が比較的小さい場合、小さい範囲の領域１００ａの中でしか液晶層１００の液晶分子を切り換えることができず、後続の図４ａ〜４ｂに示すように、液晶分子の切り換えられる領域１００ａの形状も、第１電極の形状１０４ａに多少類似する。
【００２１】
第１電極１０４ａの形状については、本発明ではいかなる特定の形状にも制限しないが、第１電極１０４ａは少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を含むことができる。これによって、平行でない周縁を有し、多重で多様なドメイン切り換え効果（ｄｏｍａｉｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を生成する。例えば、図３ａに示すとおり、第１電極１０４ａの形状を星状とし、８個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有する。また、１つの実施例において、第１電極１０４ａを図２ａに示す液晶表示装置１０に統合する場合、第１電極１０４ａは３５μｍ×３５μｍの方形で描かれた範囲の中に設けることができ、第２電極１０４ｂの寸法も、ちょうど３５μｍ×３５μｍである。
【００２２】
星状以外に、第１電極１０４ａの形状は、さらに十字形（図３ｂ参照）、格子形（図３ｃ参照）、螺旋形（図３ｄ参照）などとすることができる。また、液晶の切り換えの均一性を維持するため、第１電極１０４ａの形状は、図３ａ〜３ｃに示すように、対称とすることができる。図３ｅに示すもう１つの実施例において、液晶層の領域全体に対し、第１電極１０４ａは、小さな方形のみとすることができる。
【００２３】
当業者は、前記第１電極１０４ａの設置の長所の１つであるが唯一のものではない長所は、背流効果を減少し、液晶の切り換え速度を向上させることであることを理解することができる。背流効果を有効に減少するため、第１電極１０４ａ周縁の数を増加することができる。但し、同時に、画素ユニットの開口率を保つため、図２ａに示すように、電極セット１０４の第２電極１０４ｂで液晶層１００の第２領域１００ｂを切り換える。注意すべきことは、第２領域１００ｂは必ずしも第１領域１００ａと重なり合う必要はなく、第２領域１００ｂが液晶層１００の中の第１領域１００ａ以外の一部の領域を含めば、第１電極１０４ａの影響を受けない液晶分子が、第２電極１０４ｂによって生成される電場によって導かれることである。図４ａおよび図４ｂは、さらに第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂの例を提供する。さらに注意すべきことは、第１領域１００ａおよび第２領域１００ｂの「境界」は、液晶層１００の所定のタイミングで、予め設けた透過率に基づき決定することができることである。この所定のタイミングは、例えば電圧を第１電極１０４ａに供給した、または電圧を第２電極１０４ｂに供給した２０ｍｓ後、または１００ｍｓ後とすることができる。そのため、第１電極 １０４ａと第２電極１０４ｂとを組み合わせて設けることによって、単に第１電極１０４ａのみを採用した場合に比べ、さらに高い開口率を得ることができる。
【００２４】
第１電極１０４ａに比べ、第２電極１０４ｂの形状の前記背流効果に対する関係は比較的顕著でない。図４ａは、それぞれ液晶層１００、第１電極１０４ａ、および第２電極１０４ｂの上面図である。第１電極１０４ａの形状が星状である場合（図３ａ参照）、第２電極１０４ｂの形状は従来の画素電極に類似することができ、すなわち方形かつ平面の電極である。垂直から見ると、第２電極１０４ｂおよび第１電極１０４ａは重なり合う部分を有するが、第２電極１０４ｂ自体が、実質的に液晶層１００の全領域を覆い、高開口率を確保する。また、第２電極１０４ｂを図２ａの液晶表示装置１０の中に統合する場合、第２電極１０４ｂは３５μｍ×３５μｍの方形電極として実施することができる。そのため、図４ａに示すとおり、第２領域１００ｂは、液晶層１００の中の第１領域１００ａ以外の少なくとも一部の領域を含む。また、第２領域１００ｂの中に含まれるこの一部の領域は、少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有する。
【００２５】
もう１つの実施例において、図４ｂに示すとおり、第２電極１０４ｂ自体は画素ユニットの中の液晶層１００の全領域を覆わず、かつ第２電極１０４ｂには第１電極１０４ａと重なり合った部分がない。逆に、第２電極１０４ｂは、第１電極１０４ａの形状に対応した開口部を有すると同時に、高開口率を保つため、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂが一緒に実質的に液晶層１００の全領域を覆う。また、図４ｂに示すとおり、第２領域１００ｂは液晶層１００の中の第１領域１００ａ以外の一部の領域を含む。また、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂを一緒に図２ａに示す液晶表示装置１０に統合する場合、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂをいずれも３５μｍ×３５μｍの方形で描かれた範囲の中に設ける。
【００２６】
図２ａに示すように、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂの中は、例えばＳｉＯｘまたはＳｉＮ層などの誘電層１０４ｃで仕切られる。第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂに同じ電圧が供給された場合、こうした設置の下での第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、共通電極１０２に対応して異なる静電容量を生成し、異なる液晶の切り換え効果を提供する。
【００２７】
第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、リソグラフィーおよびウェットエッチングによってパターン化することができ、かつ透過電極（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）または透明電極に限らない。図２ａにおいて、第１電極１０４ａを第２電極１０４ｂの上に設けるが、図２ｂの実施例において、第１電極１０４ａが生成した電場を第２電極１０４ｂが遮蔽しない限り、第１電極１０４ａを第２電極１０４ｂの下に設けることもできる（すなわち、第１電極が薄膜トランジスタに近くなる）。
【００２８】
図４ｃに示した電極セット１０４の他の実施例において、第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、図４ｂにおける第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂと同じとすることができるが、違いは、この実施例における第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、図４ｄに示すとおり、同一平面上にあることであり、第２電極１０４ｂは、第１電極１０４ａの形状に対応した開口部を有することである。そのため、図４ｃにおける第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂは、半導体製造工程において、同じ工程で完成することができる。それぞれ独立して第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂを駆動することによって、同一平面上の第１電極１０４ａおよび第２電極１０４ｂにおいて、従来の１個の画素電極と異なる液晶の切り換え効果を生成することができると同時に、高開口率を保つことができる。
【００２９】
以上に記載した内容は、本発明の好ましい実施例でしかなく、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明で開示した主旨を逸脱せずに完成した同等の変更または修正は、いずれも下記の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 電子装置
１０ 液晶表示装置
２０ 電源供給部
１００ 液晶層
１００ａ 第１領域
１００ｂ 第２領域
１０２ 共通電極
１０４ 電極セット
１０４ａ 第１電極
１０４ｂ 第２電極
１０４ｃ 誘電層
１３０ 基板
１４０ フィルター
１５０ 薄膜トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、
共通電極と、
該共通電極との間にある該液晶層を切り換える電極セットと、
を含み、
該電極セットは、
該液晶層の第１領域を切り換える第１電極と、
該液晶層の第２領域を切り換える第２電極と、
を含み、
該第２領域は、少なくとも該第１領域以外の一部の領域を含む液晶表示装置。
【請求項２】
該第１電極が少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有し、該第１電極は漏れ電場（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）を生成し、該第１領域を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
該第１電極の形状が星状であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
該第１電極の形状が対称であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
該第２電極が、該第１電極の形状に対応した開口部を有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
該第１電極および該第２電極が、該液晶層の全領域を一緒に網羅することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
該第１電極および該第２電極が同一平面にあるか、または該第１電極と該第２電極との間が誘電（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）層で隔てられたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
該第１電極および該第２電極がそれぞれ独立して駆動することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
該一部の領域が、少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の液晶表示装置と、
該液晶表示装置と接続し、電源を該液晶表示装置に供給する電源供給部と、
を含み、
携帯電話端末、デジタルカメラ、携帯情報端末、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、全地球測位システム、車載ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレームまたはポータブルＤＶＤプレーヤーである電子装置。
【請求項１】
液晶層と、
共通電極と、
該共通電極との間にある該液晶層を切り換える電極セットと、
を含み、
該電極セットは、
該液晶層の第１領域を切り換える第１電極と、
該液晶層の第２領域を切り換える第２電極と、
を含み、
該第２領域は、少なくとも該第１領域以外の一部の領域を含む液晶表示装置。
【請求項２】
該第１電極が少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有し、該第１電極は漏れ電場（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）を生成し、該第１領域を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
該第１電極の形状が星状であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
該第１電極の形状が対称であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
該第２電極が、該第１電極の形状に対応した開口部を有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
該第１電極および該第２電極が、該液晶層の全領域を一緒に網羅することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
該第１電極および該第２電極が同一平面にあるか、または該第１電極と該第２電極との間が誘電（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）層で隔てられたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
該第１電極および該第２電極がそれぞれ独立して駆動することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
該一部の領域が、少なくとも２個の異なる水平方向に向けて延伸した部分を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の液晶表示装置と、
該液晶表示装置と接続し、電源を該液晶表示装置に供給する電源供給部と、
を含み、
携帯電話端末、デジタルカメラ、携帯情報端末、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、全地球測位システム、車載ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレームまたはポータブルＤＶＤプレーヤーである電子装置。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【公開番号】特開２００９−１７５７３８（Ｐ２００９−１７５７３８Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１１０９（Ｐ２００９−１１１０９）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（５０６２９０９５８）ティーピーオー ディスプレイズ コーポレイション (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（５０６２９０９５８）ティーピーオー ディスプレイズ コーポレイション (12)
【Ｆターム（参考）】
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